锥光系统下晶体的光学性质

第五章.锥光系统下晶体的光学性质第一节.锥光系统的装置及特点在正交偏光系统的基础上，加入聚光镜并将其提升到最高位置，换用高倍物镜，推入勃氏镜或去掉目镜，便构成了锥光系统。(一).锥光系统的装置(二).加入聚光镜的作用把透过下偏光镜的平行偏光转变成锥形偏光,并使锥形光束的焦点正好位于在薄片的下表面,以倒锥形光束进入矿片.平行偏光通过聚光镜转为锥形偏光示意图锥形偏光束的特点:

除中央一条光波垂直入射矿片外,其余各光波均是倾斜入射矿片，而且愈外倾角愈大，通过矿片的距离也愈长.聚光镜矿片平行偏光锥形偏光A.立体图B.侧示图C.俯视图通过聚光镜在薄片中产生的锥形光束bacedc′d′e′a′b′bacedc′d′e′a′b′Oabcdea′b′c′d′e′10°30°120°低倍中倍高倍(二).高倍物镜的作用能接纳较大范围的倾斜光波不同倍数物镜能接纳的锥光范围示意图(四).加入勃氏镜或去掉目镜的作用锥光镜下观察到的干涉图，其成象位置在物镜的后焦平面上，去掉目镜，能直接观察镜筒内物镜的后焦平面上的干涉图实象，其图形虽小，却很清晰。不去掉目镜，则必须推入勃氏镜才能看到干涉图.此时，勃氏镜与目镜联合组成一个宽角度望远镜式的放大系统，其物镜前焦平面恰在干涉图的成象位置，可看到放大的干涉图图象。其图形虽大，但较模糊。第二节.干涉图及其特点/成因/应用一.锥形偏光束通过矿片产生的光学现象(干涉图)均质体:光学性质各方向一致，任何方向的入射光都不发生双折射,在正交偏光镜间全消光.非均质体:光学性质随方向而异,垂直不同入射光波的光率体椭圆切面不同,当许多不同方向入射光波同时通过矿片后,到达上偏光镜所发生的消光与干涉效应也各不相同.干涉图:

在锥光镜下观察到的是锥形偏光束中,各个不同方向的入射光波，通过晶体到达上偏光镜后产生的消光和干涉现象的总和,它们构成一种特殊的图形,称为干涉图(干涉象).注意:

干涉图不是物体本身的映象.第二节.干涉图及其特点/成因/应用二.影响干涉图的因素在非均质体中,垂直锥形偏光束中各入射光波的光率体椭圆半径在矿片平面上的分布(波向图)是影响干涉图的主要因素.不同轴性或不同方向的光率体椭圆半径在矿片平面上的分布情况,可以用球面投影的方法作出(推导过程略).不同轴性或不同切片方向的矿片的波向图不同,因此,它们的干涉图特点也不同.第三节一轴晶干涉图(1)垂直光轴切面(2)斜交光轴切面(3)平行光轴切面(一).垂直光轴切面的干涉图干涉图由一个黑十字和同心环状干涉色色圈组成.旋转物台360º,干涉图不变化.黑十字交点位于视域中心,是光轴的出露点，两条黑带分别平行上下偏光的振动方向.干涉色色圈从中心向外越来越密,且干涉色级序升高(干涉色色圈的多少取决于矿物的双折率和矿片的厚度).一轴晶垂直光轴切面的干涉图示意图1.特点2.垂直光轴切面干涉图的成因(1).黑十字成因:在垂直光轴切面波向图中,黑十字范围内的光率体椭圆半径在矿片平面上的分布与上/下偏光镜的振动方向平行或近似平行,故在正交偏光镜间出现消光而出现黑十字.A.垂直光轴切面干涉图B.垂直光轴切面波向图NoNoNe’Ne’(2).干涉色色圈成因:由黑十字交点(光轴出露点)向外,光波通过矿片的距离逐渐增大,双折率也逐渐增大,既光程差逐渐增大,所以形成逐渐增高的干涉色色圈.(3).旋转物台360º:波向图不变化,故干涉图也不发生变化.鉴别轴性、切片类型、测定光性符号、测定No的折射率或No的颜色。3.垂直光轴切面干涉图的应用A.Ne’和No的方位一轴晶垂直光轴切面光性符号测定示意图NoNe′升Ne′No升NoNe′降Ne′No降B（+）C（-）NoNe′升Ne′No升NoNe′降Ne′No降NoNe′Ne′NoNoNe′Ne′No(二).斜交光轴切面的干涉图1.小角度斜交光轴切片的干涉图

0°45°90°135°特点:

光轴出露点虽不在视域中心，但仍在视域之内，由不完整的黑十字和干涉色环组成。四个象限的位置仍能分辨，光轴的出露点围绕十字丝交点作圆周运动，黑臂作上下、左右平行移动。其应用:

同垂直光轴切面干涉图小角度斜交光轴切片干涉图中黑带移动规律示意图小角度斜交光轴切片干涉图应用小角度斜交光轴切片光性符号测定示意图Ne′NoA.（+）Ne′NoB.（-）45°22.5°90°0°大角度斜交光轴切片干涉图中黑带移动规律示意图特点:光轴出露点（黑十字交点）不在视域之内，视域之内只见一条黑臂及部分干涉色环。转动物台,黑臂作上下、左右平行交替移动。它的应用：当确知光轴出露点的方位，并能判断象限时，可以用来测定光性正负。2.大角度斜交光轴切片干涉图（+）大角度斜交光轴切片干涉图应用示意图（-）Ne’Ne’NoNo三.平行光轴切面干涉图1.干涉图特点：(1).当矿片处于00位时:视域中为一粗大而模糊的黑十字，几乎占满视域，只在四个象限边缘出现干涉色.稍转物台（12º-15º），黑十字从中心分裂，并沿光轴方向迅速逸出视域,因变化迅速,故称为瞬变干涉图或闪图.其成因可用平行光轴切面波向图解释.A.平行光轴切面干涉图B.平行光轴切面波向图AA光轴方向AAPP光轴方向光轴光轴A.平行光轴切面干涉图B.平行光轴切面波向图1.干涉图特点：(2).当矿片处于450位时:视域最亮.如果矿物的双折率较大,则在相对的象线内出现对称的双曲线形干涉色色带,且在光轴所在的两个象线内,干涉色由中心向两边逐渐降低,其它两个象线内,干涉色由中心向两边逐渐生高.如果如果矿物的双折率较小,则只出现一级灰干涉色.成因可用平行光轴切面450位波向图解释.PP光轴45ºA(-)PP光轴B(+)P平行光轴切面干涉图测定光性符号示意图2.平行光轴切面干涉图的应用当轴性已知时,可以确定切片类型和光性符号Ne=浅黄绿色No=褐绿色PPNeNoPPNeNo平行光轴切面测定多色性公式示意图2.平行光轴切面干涉图的应用绘图说明石英C轴切面干涉图特征并测其光性符号（7）.观察（8）（9）（10）干涉图特征，并确定切面类型、光轴（C轴）方向

光性符号（10号片用石英楔测）实验内容

注意:

正确使用锥光装置,掌握高倍镜的使用方法第五章.锥光系统下晶体的光学性质第三节.二轴晶干涉图主要切片类型：1.垂直锐角等分线切面干涉图※2.垂直光轴切面干涉图(常用)3.斜交光轴切面干涉图4.垂直钝角等分线切面干涉图5.平行光轴面切面干涉图(常用)NmNmNgNpNmNmNgNpNgNgNg=BxaNp=BxaOANmNpNpOAOAOAOAOAOAOANmNpNmNg⊥OA切面∥AP切面⊥Bxa（+）切面⊥Bxa（）切面二轴晶矿物主要切片类型示意图NmNmNgNpNmNmNg`Np`Ng`NgNgNgNg`Ng`NpNpNpNmNmNmNpNpNg⊥Bxo（+）切面⊥Bxo（）切面⊥AP的斜交（+）任意斜交（+）二轴晶矿物主要切片类型示意图一.垂直锐角等分线切面干涉图(1).在0º位置时由一个黑十字及“∞”字形干涉色色环组成.黑十字交点在视域中心,为Bxa出露点.黑十字的两条臂粗细不等，光轴面迹线方向黑臂较细，且在两光轴出露点处最细；Nm方向黑臂较粗.“∞”字形色环以两个光轴为中心，干涉色向外逐渐升高,当矿片双折射率很低时，四个象限只有灰白干涉色而无干涉色色环.(2).转动物台时黑十字逐渐分裂为一对双曲线形的黑臂。(3).在45º位置时，双曲线形的弯曲黑臂顶点相距最远，顶点的距离与光轴角的大小成正比，双曲线的顶点即光轴的出露点，其连线方向为光轴面迹线，中点为Bxa出露点。1.垂直锐角等分线切面干涉图特点(4).90º位置时黑臂完全复原为黑十字，只是光轴面及Nm方向互换了位置一.垂直锐角等分线切面干涉图2.垂直锐角等分线切面干涉图的成因拜-弗定律:光波沿任意方向射入二轴晶矿物中,垂直此入射光波的光率体椭圆半径,必定是入射光波与两个光轴所构成的两平面夹角的两个平分面与率体椭切面的二交线方向.应用到垂直锐角等分线切面上即:垂直任一入射光波的光率体椭圆半径,必定是入射光波出露点与两个光轴出露点联线所构成的两个夹角的角平分线方向.拜-弗定律平面示意图+++光轴光轴+垂直Bxa切片不同位置的波向图2.垂直锐角等分线切面干涉图的成因A.0º

位置B.45º

位置PC.90º

位置PAAPPAAPAAPP（1）确定轴性及切片类型（2V小于45º）（2）测定光性符号（3）测定光轴角大小.3.垂直Bxa切面干涉图的应用

测定光性符号的理论依据(1).Bxa=Ng（Bxo=Np)正光性;Bxa=Np（Bxo=Ng）负光性.(2).在450位置时,Bxa和Bxo的投影方位.(见下页图示)二轴晶垂直Bxa切面干涉图中,在光轴面与薄片平面交线方向,光率体椭圆长短半径的分布方位示意图NmNmNmNmNp/

NpNgBxaBxo光轴Bxa=Ng（+）锐角区NmNmNp/Ng光轴面迹线NmNmBxaBxoNgNmNp′NmNmNmNg/光轴Bxa=Np（-）锐角区NmNmNmNp′Ng/

光轴面迹线NmNm二轴晶垂直Bxa切面干涉图中光率体要素分布(A)和Bxa/Bxo的投影方位(B)Bxa投影方向Bxo投影方向Bxa投影方向NmNmNm(B)AP锐角区Nm钝角区钝角区(A)利用垂直Bxa切片干涉图测定光性符号示意图

光性符号测定方法Bxa=Ng（+）Bxa=Np（-）Nm锐角区钝角区钝角区NmNpNmNg二.垂直一个光轴切面的干涉图1.干涉图特点：相当于垂直Bxa干涉图的一半.光轴出露点位于视域中心.随着物台的转动,干涉图变化特点如下:(1).在0º位置时,光轴与上下偏光振动方向平行，出现一条直的黑臂及卵形干涉色环，黑臂最细的地方为光轴出露点.(2).转动物台黑臂逐渐发生弯曲.(3).至45º位置时，黑臂弯曲最大.黑臂弯曲的顶点位于视域中心，为光轴的出露点，凸向Bxa的出露方位.(4).当物台转动角度大于45º时,黑臂又渐趋平直，到90º时，黑臂完全恢复平直，只是方向恰与最初位置正交。继续转动物台上述变化重复出现。0°AP光轴AP光轴90°45°AP锐角区光轴135°AP锐角区光轴垂直一个光轴切面干涉图ABCD(1).确定轴性及切片类型(2V小于80º);(2).测定光性符号；(3).测定光轴角大小.2.垂直一个光轴切面干涉图的应用垂直一个光轴切面干涉图测定光性符号示意图

光性符号的测定方法45ºNmNm(+)(A)0º位置(B)45º位置(C)加入检板Nm(D)加入检板(-)根据垂直光轴切片干涉图中黑带弯曲程度目估2V大小2V角的目估方法单偏光镜下(Nm)=蓝绿色0°15°30°45°60°90°

测量Nm颜色在单偏光镜下,垂直一个光轴的切面的任何方向都是Nm.

黑带弯曲程度与2V大小关系三.斜交光轴切面干涉图1.干涉图特点相当于垂直Bxa或垂直光轴切面干涉图的某一部分,图象类型繁多.它们的黑十字和黑臂及干涉色色环都不完整，旋转物台时,黑臂常呈弯曲状扫过视域.可分两种情况：1.近于垂直光轴和近于垂直Bxa切面的干涉图2.斜交光轴及光轴面切面的干涉图近于垂直Bxa切面干涉图随物台转动的变化特点

近于垂直Bxa切面干涉图的特点光轴光轴光轴光轴ApAp(A)0º位置(B)45º位置(C)90º位置(D)135º位置

近于垂直光轴切面干涉图的特点光轴光轴ApAp(A)0º位置(B)45º位置(C)90º位置(D)135º位置近于垂直光轴切面干涉图随物台转动的变化特点2.二轴晶斜交切面干涉图的应用（1)确定轴性及切片类型（2)测定光性符号垂直一个光轴切面干涉图测定光性符号示意图

光性符号的测定方法光轴Ap光轴Ap光轴Ap光轴45º(A)0º位置(B)45º位置(C)加入检板(D)加入检板Bxa=Np(-)Bxa=Ng(+)四.平行光轴面切面干涉图1.干涉图特征：与一轴晶平行光轴的干涉图相似，也称瞬变干涉图或闪图.(1).当切面的Bxa与Bxo分别平行上下偏光的振动方向时，视域出现一个粗大模糊的黑十字，几乎充满视域.(2).转动物台小角度（7º-10º

），黑十字迅速分裂为两个双曲线形状黑臂逸出视域，黑臂逸出方向为Bxa方向.(3).转到45º位置时视域最亮，并出现干涉色若矿片双折射率较大或矿片较厚时，可以看到对称的干涉色带，从中心向外缘，沿Bxa方向上的两个象限，干涉色降低，沿Bxo方向的两个象限干涉色升高.2.干涉图应用：主要用以确定切面类型,但当轴性已知时,可用来测定光性正负。四.平行光轴面切面干涉图

干涉图特点PAPABxaBxoPPAABxaABxoNmOAOA(A)0º位置(B)45º位置(C)波向图平行光轴面切面不同位置干